从工业4.0看智能工厂趋势

一家企业原本编制四位人力投入生产线的制程监控，在导入智能工厂系统后，精简到只需要两人。因为透过E化的实时监控系统，随时回传生产线的运转数据，工作人员的角色从来回巡逻的劳动操作者，升级成为流程管理者，只需监看广告牌，就能掌控包括异常状况预警及各项即时消息。而透过网络功能，企业主无论身处任何办公地点，只要点选联机软件，不用亲自巡视厂房，也能立即指挥调度。迈向工业4.0时代，智能工厂正式宣告智慧生产的来临。

随着因特网技术的日新月异，开始与制造业的自动化方案互相结合，2013年4月在汉诺威工业博览会中，德国提出了“工业4.0”(Industry 4.0)的概念，大幅改变传统生产制造价值创造链、商业模式、服务与现有分工形式，正式宣告智能制造成为新世代工业的核心型态，掀起第四波的工业革命。

在产业历史上，人类总共历经了三次工业革命。第一次起源于英国人詹姆斯．瓦特(James Watt)改良了蒸汽机，让生产从手工迈入机械时代。到了1908年，美国人亨利．福特（Henry Ford）的T型车上市，他以流水线装配方式，改善了汽车生产流程，大幅降低汽车的生产成本，这次的生产线流程革新，被视为第二次工业革命。

工业革命的第三波转型在1975年，由德国Honeywell和日本Yokogawa Electric两家公司分别推出自己的DCS（分布式控制系统），改变了当时自动化系统的运作方式，让运算控制功能分布到系统各端，提高系统的整体效能，自动化从此开始普及。

工业4.0促使工厂走向智慧化

强调实时反应及自动化生产的智能工厂诞生

德国工业4.0的概念，正是带动全球第四次工业革命的契机。德国以多年自动化经验与人工智能研究为基础，跳脱自动化将全面取代人工的思维，强调“人机协同”合作，将“人”纳入“智能系统”设计，在智能制造的流程中，人所扮演的角色不再是劳动工作的“操作者”，而是升级为生产过程的“设计者”、“决策者”，以及流程的“管理者”。

德国所提出的未来“智能工厂”情境是：未来工厂将以全新生产流程运作，导入智能整合感控系统，链接物联网与服务联网，形成“智能制造+服务”的全新商业模式，除可垂直整合工厂与企业管理流程，亦可以水平方式透过网络与外部供应链结合，从订单到交货都能够实时控制。

制造业再升级 智能制造时代来临

2013年，为了巩固产业的全球领导地位、创造就业机会与产业永续发展，美国总统奥巴马提出了“美国制造”的产业政策，要将制造业重新带回美国，为美国本土创造更多就业机会。而在台湾，制造产业多年来也不断检视现有的制程工艺、生产流程、制造管理与营运模式，以因应全球产业环境与市场需求变化的挑战。

面对台湾制造产业转型，业者需要更多推动策略与执行经验，3月一场在台北举办的“自动化与智能工厂论坛”，探讨如何将生产自动化导入于工厂制造中，让台湾的制造业能更快速走向智能工厂。

SCADA、MES两大系统 建构智能工厂骨架

一家企业若要建构智能化工厂，少不了系统工具的辅助。将传统工厂导入智能化的过程中，不能不认识这两套系统：负责监控与数据撷取的“SCADA”，以及管理自动化平台的“MES”。

SCADA与MES的功能并不相同，SCADA主要是以“设备”为主，透过数据撷取与监控，来产生各种设备数据，提供给MES。MES着重于生产的现场情况，目的是实时解决现在的生产资源瓶颈问题，因此重视的是“制程”。

SCADA数据搜集与监控系统 落实工厂监控管理

SCADA“数据搜集与监控系统”（Supervisor Control And Data Acquisition，SCADA）设置的目的是透过计算机的实时监控设备，提供系统设备做整体的监视、控制、自动定时记录、打印及查询，可提供设备的实时运作状况，建立起长期的设备维护数据，有效运用维护人力资源，提高设备的维护质量及运转效率。SCADA可满足电力、空调、门禁、制程等不同监控系统设备，重点在于提供“实时”的资料，有异常状况时才能马上发出处理通知。

管理者透过SCADA，从远程就能监看控制现场设备，现场设备则将所搜集到的信息上传到SCADA 系统中。如果是规模比较小的应用情境，也许只要一台计算机就能执行SCADA 系统，但在大型应用情境中，就需要多台服务器来共同运作SCADA 系统。

联刚科技股份有限公司副总经理杨学礼在研讨会中指出，目前仍有很多高科技厂商运用PC来控制自动化生产，但是当控制计算机因为程序出错，或现场人员操作不当而发生异常，公司将会因产线停摆而蒙受巨大损失。此外，若发生异常问题，维修人员又无法在第一时间立即到场维修，也会让产线停摆的时间延长，影响到工厂的产能。要解决这种问题，导入计算机实时监控和远程故障排除方案是一种可行的作法，目前主要应用于晶圆生产线、封装测试、液晶面版生产线，以及利用计算机控制制程的传统产业生产线。

杨学礼分析，透过计算机的实时监控，将原本分散的产线机台集中管理，可精简人力，降低工厂的人事成本支出。而透过远程故障排除，能有效解决产线停摆的损失，且开放多人透过网络在线实时观看及回播，协同作业解决问题。除了第一时间的解决问题，也能能将制程完整的录像下来判断问题所在，并作为后续检讨的依据。

MES制造执行系统 提供最“实时”的生产管理

现今的制造业者必须随时面临订单的不稳定性、生产良率控管以及库存压力，因此生产流程管理不再只是自动化，更需要智能化。

与会进行演讲的台塑网科技股份有限公司营销顾问孙伟晋指出，以实时生产管理系统建构智能工厂，除了减少管理成本，更能协助企业创造利润空间。和传统工厂相比，智能工厂的最大特色是能够配合订单的生产需求，实时改变生产的模型与作业。

过去制造业者在面临工厂管理时，最头痛的问题包括：无法立即掌握现场状况、必须投入大量人力收集资料及重复抄写，所得到的资料又已失去时效性、不同部门提出的数据不一致、数据过于庞杂难以分析整理、重工制品的进度及流程，还有退货品如何处理。但这些问题在工厂导入E化之后，都能或获得有效的改善。

MES就是所谓的“制造执行系统”（Manufacturing Execution System，MES），在E化中扮演了重要的角色，用于追踪、管理制造活动中的在制品（Work in Process）、原物料、机台状况、制程预定生产状况，与实际生产结果。MES能实时满足来自客户与制造现场的需求，协助管理单位做出正确决策。

事实上，智能工厂的价值不只限于让业主添购全新的自动化设备，更要能够将工厂现有的异质生产设备，纳入整合管理，也可以为业主撙节成本。

案例分享：大同智能工厂节能方案

国产家电品牌大同公司早在20年前，即开始提供中央监控系统SCADA的服务，透过集团资源整合下，推出了全方位的智能工厂解决方案，可掌控工厂的空调系统、锅炉系统、配电系统、空压系统、生产线管理系统，提升效率减少耗能。

大同股份有限公司监控系统处主任孙永富指出，目前工厂内各系统均已搭配环形网络进行整合，以确保信息传递的安全。在工厂中所有的CCTV、二线式照明系统、门禁系统、停车场系统及电梯系统，都已透过中央监控系统互相连锁动作。一旦当有异常发生时，可连动跳图显现对应的实时影像，除了记录于监控主机中，当然也会同步发出简讯通知相关人员。

采用智能中央监控系统后，可以透过监视生产信息、设备状态，进行在线诊断，系统更会自动提示设备状态的维修警示，如果有设备老化或损耗的现象，也能及早察觉，甚至可以自动预防保养与备料，这些都能降低产线运作的潜在威胁。

综上所述，工业4.0可谓展示了未来制造业技术的基础。生产效率、速度、灵活性是未来在智能制造基础下，所有工厂应掌握的重要课题。透过自动化控制和实时监控，智能工厂早已不是未来蓝图，而是透过各种系统智能型整合，成为落实在工业中的实质应用。

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